天文学家发现绝大多数富锂巨星其实是红团簇星

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  锂是宇宙中最早的元素之一,但它在许多天体中的含量与理论预测大相径庭。天文学家一直对恒星中锂的来源和演化感到困惑。比如宇宙中有一个天体叫富锂,它的锂含量超过恒星演化的理论值几千倍。天文学家一直在试图找出锂是如何在这些天体中产生的。

  10月6日,《自然-天文学》发表了由中国天文学家领导的国际研究小组关于富锂“真实身份”的研究成果。借助中国主要基础科技设施的LAMOST调查数据和美国开普勒任务的恒星地震数据,研究小组发现,大部分富锂实际上是红星团星,而不是传统认为的红。这一发现挑战了传统的恒星演化理论,有助于解开锂的起源之谜。

  恒星和人类一样,都有诞生、成长、衰老、死亡的过程。太阳是一颗处于全盛时期的恒星。但是随着恒星不断发光发热,其内部物质会发生明显的变化,从而导致一系列的变化。红和红星团星是恒星进入老年后的两个不同阶段。它们内部的核反应物质不同,所以它们的结构和物理过程也有显著的不同。如果仅仅从表面上看,天文学家很难判断一颗恒星是红还是红星团。这是因为两颗恒星的温度和光度几乎相同,就像我们很难判断一个白发老人是70岁还是80岁一样,只能根据经验粗略估计,但不一定很准确。

  长期以来,天文学家认为红内部的强烈对流为锂的产生创造了可能的条件,所以大多数富锂应该是红。但这项研究持怀疑态度,中国的LAMOST和日本的昴宿星等望远镜已经收集到了大量富锂的光谱。借助开普勒任务中这些富锂的振动数据,得出了完全不同的结论。研究小组为恒星做了一个“心电图”:恒星地震就像恒星的心跳,可以传递恒星内部的真实信息。即使两者表面看起来很像,但红色和红色星团星的心是不一样的。发现80%以上的富锂都是红簇星,不同类型的富锂在锂含量和恒星质量上与传统认知有显著差异。

  人们认为这些发现很难用传统理论来解释。由于内部物理环境的不同,原有的理论并不适合红星团恒星,因此有必要尽快找出这种观测到的现象的真正原因。本研究通过观测数据检验了双星组合产生富锂的理论,认为这是一个潜在的方向。目前已经有很多新的理论提出来解释这个问题,比如氦闪、双星合并、特殊对流等,但是还没有最终的结论。下一步的关键是逐一检验这些理论,找出真相。

  这项研究是由中国领导的一个国际团队完成的,来自日本、法国、荷兰、美国和澳大利亚的研究人员参与了这项研究。中国参与单位包括中国科学院国家天文台、云南天文台、北京师范大学、中国科学院大学和北京大学。多台望远镜的合作是取得这一成就的关键。除了LAMOST和开普勒望远镜之外,日本的昴宿星望远镜和中国丽江天文台的2.4米和1.8米望远镜都在观测中发挥了重要作用。

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